Vorrichtung zur Abdichtung des Spaltes zwischen einem ruhenden Gehäuse und einer rotierenden Welle

Abstract

 Vorrichtung zur Abdichtung des Spaltes zwischen einem ruhenden Gehäuse und einer rotierenden Welle umfassend einen in dem Gehäuse ruhend gelagerten Wellendichtring mit einer Dichtlippe aus polymerem Werkstoff, welche die Welle unter einer elastischen Vorspannung anliegend berührt und ein dem Wellendichtring in Richtung der Außenluft vorgelagerten, mit der Welle umlaufendem Impulsrad mit einem Impulsgeber, der die Welle in einem radialen Abstand umschließt sowie einen ruhend gelagerten Sensor zur Erfassung von Drehbewegungen des Impulsrades, wobei der Impulsgeber (7) durch eine zylindrische Hülse (24) mit radial nach außen weisenden Magnetpolen (8) gebildet ist oder aus einem Geberrad (13) mit am Außenumfang angebrachten Zähnen (14) und Zahnlücken besteht und dass die Dichtlippe (9) herstellungsbedingt die Gestalt einer kreisringförmigen Scheibe hat und im Bereich ihres Innenumfangs in Richtung des Impulsrades (7) aufgeweitet ist und mit dem Innenumfang in den durch den Abstand zwischen der Hülse (24) und der Welle (3) gebildeten Spalt eintaucht.

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung befasst sich mit einer Vorrichtung zur Abdichtung des Spaltes zwischen einem ruhenden Gehäuse und einer rotierenden Welle umfassend einen in dem Gehäuse ruhend gelagerten Wellendichtring mit einer Dichtlippe aus polymerem Werkstoff, welche die Welle unter einer elastischen Vorspannung anliegend berührt und ein dem Wellendichtring in Richtung der Außenluft vorgelagerten, mit der Welle umlaufendem lmpulsrad mit einem Impulsgeber, der die Welle in einem radialen Abstand umschließt sowie einen ruhend gelagerten Sensor zur Erfassung von Drehbewegungen des Impulsrades.

Stand der Technik

[0002] Aus der EP 0 726 468 B1 ist beispielsweise eine solche Vorrichtung bekannt, bei der der Impulsgeber mit der Welle umläuft und ein zusätzlicher Aufnehmer für die Impulssignale vorgesehen ist. Die bekannte Vorrichtung benötjgt jedoch ein relativ großen Bauraum und ist nicht einsetzbar, wenn dieser Bauraum nicht zur Verfügung steht. Dieses ist beispielsweise am hinteren Ende der Kurbelwelle der Fall, weil dort durch das eingesetzte Schwungrad der Platz sehr beschränkt ist.

Darstellung der Erfindung

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Vorrichtung zur Abdichtung des Spaltes zwischen einem ruhenden Gehäuse und einer rotierenden Welle so auszubilden, dass sie bei kleinsten Einbauräumen in radialer und/oder axialer Richtung einsetzbar ist. Dabei soll eine gute Zugänglichkeit zum Sensor gegeben sein, was im Reparaturfall sehr wichtig ist. Die Vorrichtung soll kostengünstig herstellbar sein, einfach montiert werden können und eine lange Gebrauchsdauer haben.

[0004] Die Lösung der gestellten Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Impulsgeber durch eine zylindrische Hülse mit radial nach außen weisenden Magnetpolen gebildet ist oder aus einem Geberrad mit am Außenumfang angebrachten Zähnen und Zahnlücken besteht und dass die Dichtlippe herstellungsbedingt die Gestalt einer kreisförmigen Scheibe hat und im Bereich ihres Innenumfangs in Richtung des Impulsrades aufgeweitet ist und mit dem Innenumfang in den durch den Abstand zwischen der Hülse und der Welle gebildeten Spalt eintaucht. Eine derart ausgebildete Vorrichtung kann beispielsweise am hinteren Ende der Kurbelwelle eines Hubkolbenmotors angebracht sein. Diese Stelle ist besonders günstig, bei der Bestimmung der Kurbelwellenlaufruhe und für die Erkennung von Aussetzern.

[0005] Die kreisringförmige Scheibe ist zu mindestens an dem an der Welle anliegenden Abschnitt mit hydrodynamisch wirkenden Rückförderelementen für Leckflüssigkeit versehen. Bei ihrer Anlage an der Welle wird die Scheibe in eine Art Dichtmanschette umgewandelt, welche die Welle konzentrisch umschließt. Die Rückförderelemente können schraubengangförmig verlaufen, vom freien Ende der Dichtmanschette aus bis maximal zum Anbindebereich der Dichtmanschette. Außerdem kann die Dichtmanschette im Bereich ihrer Anlage auf der Welle durch eine Drallunterbrechung abgesperrt sein. Die als Rückförderelemente wirkenden Ausnehmungen können im Querschnitt gesehen, u-förmig, v-förmig oder ähnlich ausgebildet sein. Dabei können die Ausnehmungen ein- oder mehrgängig angeordnet werden.

[0006] Bevorzugt wird die Scheibe aus PTFE oder Gummi hergestellt, dabei sind auch PTFE-Compounds, Elastomere oder vernetzbare Thermoplaste verwendbar.

[0007] Die gesamte Vorrichtung kann als Bausatz ausgeführt werden, der aus dem Wellendichtring, dem Impulsrad und dem Sensor besteht.

[0008] Eine besonders platzsparende Ausbildung der Vorrichtung wird dann erreicht, wenn das lmpulsrad einen sich in radialer Richtung erstreckenden Montageflansch hat, der während der bestimmungsgemäßen Verwendung zwischen einer Stirnfläche einer Kurbelwelle und einem Schwungrad an einer Kolbenkraftmaschine eingeklemmt ist. Über den Montageflansch kann das lmpulsrad an der Stirnfläche der Kurbelwelle angeschraubt werden.

[0009] Der Sensor wird bevorzugt auf der Umgebungsseite der Dichtstelle angeordnet. Dieses ist kostengünstig und platzsparend.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

[0010] Anhand von mehreren in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

[0011] Es zeigt:

Figur 1

einen Längsschnitt durch die Vorrichtung mit einem lmpulsrad, Sensor und Dichtmanschette,

Figur 2

ebenfalls im Längsschnitt die Vorrichtung mit einer konstruktiv anders angeordneten Dichtmanschette,

Figur 3

die Vorrichtung im Längsschnitt mit einem Geberrad und einer in einem Haftteil angebrachten Dichtmanschette,

Figur 4

eine Vorrichtung analog zur Figur 2 mit einem Geberrad und einer mediumseitig befestigten Dichtmanschette,

Figur 5

die Vorrichtung mit einem Geberrad, welches auf die Welle aufgepresst ist und als Lauffläche für die Dichtmanschette dient.

Ausführung der Erfindung

[0012] Die in der Figur 1 gezeigte Vorrichtung 20 besteht im wesentlichen aus dem Wellendichtring 21, dem Multipolrad 7 sowie dem Sensor 5. Der Wellendichtring 21 hat die aus einem polymeren Material bestehende Dichtmanschette 9 die ihrerseits an der Halterung 22 mit ihrem radial äußeren Rand 23 befestigt ist.

[0013] Die Halterung 22 besteht aus dem Versteifungsring 10 aus Metall, der von einer Ummantelung 11 aus einem polymeren Werkstoff umgeben ist. Die Dichtmanschette 9 besteht aus PTFE und ist trompetenförmig ausgebildet. Mit ihrem geradlinig verlaufenden Abschnitt 26 liegt sie an der Welle 3 an. Die Halterung 22 ist in die Bohrung 6 des Gehäuses 4 ortsfest eingepresst. Der Impulsgeber 7 besteht aus der zylindrischen Hülse 24, die mit radial nach außen weisenden Magnetpolen 8 versehen ist. Außerdem hat die Hülse 24 einen sich in radialer Richtung erstreckenden Montageflansch 25, über den das Impulsrad 7 an der Stirnfläche der Kurbelwelle 3 angeschraubt ist. Hierbei kann ein nicht näher gezeichnetes Schwungrad gleichzeitig mitangeschraubt werden. Am Gehäuse 4 ist der Sensor 5 angebracht, der in bekannter Weise zum Abgreifen der unterschiedlichen Messdaten benutzt wird. Der Sensor 5 liegt gegenüber der magnetisierten Polymerschicht am Außenumfang des Multipolrades 7 und steht in die Gehäusebohrung 6 vor. Die Anordnung von Sensor 5, Multipolrad 7 und Dichtmanschette 9 ist so getroffen, dass der Sensor 5 die magnetisierte Polymerschicht 8 des Multipolrades 7 und der auf der Welle 3 aufliegende Abschnitt 26 der Dichtmanschette 9 radial übereinanderliegen. Dadurch wird die axiale Ausdehnung der gesamten Vorrichtung auf ein Minimum reduziert. Das abzudichtende Medium befindet sich im Raum 1 während der Raum 2 die Umgebungsluft enthält.

[0014] Die Figur 2 zeigt eine Ausbildung der Vorrichtung 20 im Längsschnitt die in ihren wesentlichen Teilen der Ausbildung nach Figur 1 entspricht, mit dem Unterschied, dass die Halterung 22 umgekehrt eingesetzt ist und dass der Befestigungsteil 23 der Dichtmanschette 9 zur Umgebungsseite 2 hin ausgerichtet ist.

[0015] Bei der Figur 3 ist eine Ausführungsform gewählt, bei der ein Geberrad 13 verwendet wird, an dessen Außenumfang Zähne 14 und Zahnlücken einander abwechseln. Außerdem ist die Dichtmanschette 9 mit ihrem Befestigungsteil 23 in einem Haftteil 15 aus Kunststoff gehalten. Dieses Haftteil ist in die Bohrung 6 des Gehäuses 4 eingepresst.

[0016] Die Figur 4 zeigt eine weitere Möglichkeit der konstruktiven Ausgestaltung des Dichtringes und die Anbindung der Dichtmanschette 9 an demselben. Der Dichtring 21 besteht hier aus dem Versteifungsring 10, der lediglich auf seiner Außenseite zum Gehäuse 4 hin und zur Dichtmanschette 9 hin mit einer Ummantelung aus einem polymeren Stoff 11 versehen ist. Bei dieser Ausführungsform ist ebenfalls ein Geberrad 13 mit den Zähnen 14 vorgesehen.

[0017] In der Figur 5 ist eine Möglichkeit gezeigt, bei der die Dichtmanschette 9 durch das Haftteil 15 aus Kunststoff im Gehäuse 4 gehalten ist. Das Geberrad 13 ist jedoch mit der Befestigungshülse 27 versehen, welche zur Befestigung des Geberrades 13 auf der Welle 3 dient und die gleichzeitig mit ihrer der Welle 3 abgewandten Seite 28 als Lauffläche für die Dichtmanschette 9 herangezogen wird.

[0018] Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann äußerst kleinbauend ausgeführt werden. Die Dichtmanschette 9 kann beispielsweise als Scheibe mit nur 1 mm Dicke ausgeführt werden und sie erhält ihre trompetenartige Ausbildung durch Aufschieben auf die Welle 3, welche an ihrem äußeren Ende mit einer Fase 29 zu versehen ist.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Abdichtung des Spaltes zwischen einem ruhenden Gehäuse und einer rotierenden Welle umfassend einen in dem Gehäuse ruhend gelagerten Wellendichtring mit einer Dichtlippe aus polymerem Werkstoff, welche die Welle unter einer elastischen Vorspannung anliegend berührt und ein dem Wellendichtring in Richtung der Außenluft vorgelagerten, mit der Welle umlaufendem Impulsrad mit einem Impulsgeber, der die Welle in einem radialen Abstand umschließt sowie einen ruhend gelagerten Sensor zur Erfassung von Drehbewegungen des Impulsrades, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulsgeber (7) durch eine zylindrische Hülse (24) mit radial nach außen weisenden Magnetpolen (8) gebildet ist oder aus einem Geberrad (13) mit am Außenumfang angebrachten Zähnen (14) und Zahnlücken besteht und dass die Dichtlippe (9) herstellungsbedingt die Gestalt einer kreisringförmigen Scheibe hat und im Bereich ihres Innenumfangs in Richtung des Impulsrades (7) aufgeweitet ist und mit dem Innenumfang in den durch den Abstand zwischen der Hülse (24) und der Welle (3) gebildeten Spalt eintaucht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisringförmige Scheibe (9) zumindest in dem an der Welle (3) anliegenden Abschnitt (26) mit hydrodynamisch wirkenden Rückförderungen für Leckflüssigkeit versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (9) aus PTFE, einem PTFE-Compound oder Gummi besteht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet, durch einen Bausatz, der einen Wellendichtring (21), ein lmpulsrad (7) und den Sensor (5) umfasst.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das lmpulsrad (7) einen sich in radialer Richtung erstreckenden Montageflansch (25) aufweist, der während der bestimmungsgemäßen Verwendung zwischen einer Stirnfläche einer Kurbelwelle (3) und einem Schwungrad einer Kolbenkraftmaschine eingeklemmt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (5) auf der Umgebungsseite der Dichtstelle (26) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der an der Welle (3) anliegende Abschnitt (26) der Dichtmanschette (9), die Magnetpole (8) des Impulsgebers (7) oder Geberrads (13) und der Sensor (5) radial übereinander in einem axialen Bereich liegen.

Zeichnung